أحدث الموضوعات

تفكك الماء Dissociation of water وإشتقاق القانون pH + pOH =14





تعتمد جميع تفاعلات التعادل في المحاليل المائية على اتحاد أيونات الهيدروجين مع أيونات الهيدروكسيل لتكوين الماء الذي يتأين بدوره إلى أيونات الهيدروجين والهيدروكسيل على النحو التالي:



وبتطبيق قانون فعل الكتلة فإن ثابت التأين والذي يرمز له بــ K يعطى بالعلاقة:

حيث :
K = 1.8 × 10-16       at 25 Co

وحيث أن تركيز الماء فى المحاليل المخففة كبير جداً بالنسبة لتركيز المذيبات الأخرى ، لذا يمكن اعتبار أن تركيز الماء ثابتاً ومساوياً لتركيزه في الماء المقطر أي 1000/18 ويساوي 55.5 مول/لتر ولا يتغير هذا التركيز بصورة ملحوظة إلا فى التراكيز المرتفعة. ويمكن دمج تركيز الماء الثابت في ثابت التأين فتصبح العلاقة:


ويسمى الثابت Kw ثابت الحاصل الأيوني للماء وتساوي قيمة عند 25 Co :
Kw = 1.8  × 10-16  × 55.5  =  1 × 10-14

وحيث أن تفكك الماء هو تفاعل ماص للحرارة فإن ثابت الحاصل الأيوني للماء يزداد بارتفاع درجة الحرارة، فعند درجة حرارة 60 Co فإن قيمة ثابت الحاصل الأيوني للماء مساوية 1 × 10-13 وفي درجة حرارة 100 Co تكون قيمته مساوية  4.9 × 10-13

وفي الماء النقي وعند درجة حرارة 25 Co يكون تركيز ايون الهيدروجين مساوياً لتركيز ايون الهيدروكسيد أي:


** إذا زاد تركيز ايونات الهيدروجين عن تركيز ايونات الهيدروكسيل فإن المحلول يكون حامضياً.
** إذا زاد تركيز ايونات الهيدروكسيل عن تركيز أيونات الهيدروجين فأن المحلول يكون قاعدياً.
** وإذا تساوي تركيز أيونات الهيدروجين مع تركيز ايونات الهيدروكسيل فأن المحلول يكون قاعدياً.


وبأخذ اللوغاريتم السالب لطرفي معادلة ثابت الحاصل الأيوني للماء 


وبما أن – log = p  فأن :

                        pkw = pH + pOH

وحيث أن  Kw =  1 × 10-14 عند درجة 25 Co وبأخذ اللوغاريتم السالب للطرفين فأن pkw = 14   ومنها نحصل على المعادلة المهمة جداً:


** وتجب الملاحظة أن القيمة العددية لثابت الحاصل الأيوني للماء لا تتغير بإضافة حمض أو قاعدة، ولكن تتغير فقط التراكيز الجزيئية لأيونات الهيدروجين والهيدروكسيل بحيث يبقى حاصل ضربها ثابتاً ويساوي Kw

ويمكن تلخيص ما سبق إلي :



قوانين مهمة فى هذا الدرس :

pH + pOH = 14
pH = - log [ H+ ]
pOH = - log [ OH- ]

مثال : احسب تركيز أيون الهيدروجين والرقم الهيدروجينى للماء النقي عند الدرجة 25 Co وعند الدرجة 100 Co ؟

الحل : أن كل أيونات الهيدروجين والهيدروكسيل الموجودة فى الماء النقي ناتجة من تفكك الماء ولهذا فإن تراكيزها تكون متساوية ويمكن حسابها من ثابت التاين الحاصل الأيوني للماء الذي يساوي 1 × 10-14 عند درجة حرارة 25 Co  ويساوي 4.9 × 10-13 عند درجة حرارة 100 Co

a)    At 25 Co :


b)    At 100 Co:
 

  المراجع :
- التحليل الكيميائي الكمي التقليدي لطلاب الكليات والجامعات . محمد أحمد آشى- عبد الغني حمزة – توفيق عميره – عبد العزيز حمزة – عبد العزيز السباعي – أحمد عشي ، الطبعة الثانية (1418 – 1997)